đồ án thiết kế quy trinh công nghệ gia công trục vít

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trên con đường CNH-HĐH đất nước, ngành cơ khí chế tạo là nhân tố
quan trọng đối với sự phát triển kinh tế, thúc đẩy quá trình sản xuất. Chủ chương
của Đảng và nhà nước đó là tới năm 2020 nước ta cơ bản là một nước công
nghiệp. Điều này chỉ có được khi các ngành công nghiệp trở thành mũi nhọn của
đất nước, trong đó ngành cơ khí có vai trò then chốt. Là một sinh viên chuẩn bị
tốt nghiệp, sắp trở thành một kỹ sư cơ khí vì vậy việc nắm vững kiến thức, biết
phân tích, đánh giá, tổng hợp là một yêu cầu không thể thiếu vì vậy để rèn luyện
khả năng phân tích và tính tự chủ trong công việc của sinh viên sau khi ra
trường, thì mỗi sinh viên phải hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.
Một máy dù lớn hay nhỏ cũng đều được lắp ghép từ nhiều chi tiết vì thế chất
lượng của máy được quyết định bởi chất lượng của từng chi tiết. Công nghệ chế
tạo máy chính là nghiên cứu để tìm ra quy trình công nghệ tối ưu nhất chế tạo
chi tiết dựa trên cơ sở vật chất trang thiết bị hiện có hoặc đầu tư thiết bị mới.
Chất lượng chi tiết luôn gắn liền với năng suất và hiệu quả kinh tế.
Trục vít là chi tiết rất quan trọng trong nhiều loại máy móc. Công nghệ gia
công cũng có nhiều phương pháp tuy nhiên phải chọn phương pháp gia công tối
ưu, đồ án của em xin trình bày quy trình công nghệ gia công trục vít. Ngoài ra
trong quá trình học em được tiếp xúc với máy CNC vì vậy em có chuyên đề về
gia công trên máy CNC với sự giúp đỡ của thầy PGS.TS Trần Hữu Đà. Với sự
hướng dẫn tận tình của các thầy, cô khoa kỹ thuật công nghiệp đặc biệt là thầy
PGS.TS Trần Hữu Đà đã giúp đỡ em rất nhiều để em có thể hoàn thành đồ án
này. Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi
sai xót, em mong nhận được những đánh giá, nhận xét của các thầy cô để hoàn
thành tốt đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên
Phạm Văn Đảm

1

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................1
MỤC LỤC.......................................................................................................2
PHẦN 1: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT-BÁNH VÍT...........................................4
1.1, Vị trí của bộ truyền trục vít-bánh vít...................................................4
1.2, Đặc điểm kết cấu bộ truyền trục vít-bánh vít......................................5
1.2.1, Các thông số hình học.................................................................5
1.2.2, Các công thức tính bộ truyền trục vít-bánh vít...........................7
1.2.3, Độ chính xác chế tạo bộ truyền trục vít-bánh vít........................12
1.2.4, Kết cấu bộ truyền........................................................................13
1.3, Vật liệu các chi tiết trong bộ truyền trục vít-bánh vít.........................14
1.4, Các dạng hỏng trong truyền động trục vít-bánh vít............................16
PHẦN 2: KẾT CẤU TRỤC VÍT....................................................................17
2.1, Phân loại trục vít.................................................................................17
2.2, Đặc điểm tạo hình trục vít...................................................................18
2.2.1, Gia công trục vít..........................................................................18
2.2.2, Gia công bánh vít........................................................................33
2.3, Thông số hình học của trục vít sẽ chế tạo...........................................34
2.3.1, Đặc điểm chức năng làm việc của chi tiết...................................35
2.3.2, Phân tích tính công nghệ của chi tiết..........................................36
2.3.3, Vật liệu làm trục vít.....................................................................38
PHẦN 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC VÍT...................39
2


3.1, Xác định dạng sản xuất.......................................................................39
3.2, Tạo phôi...............................................................................................40
3.3, Chọn chuẩn..........................................................................................42

3.4, Tính lượng dư gia công.......................................................................46
3.5, Trình tự các nguyên công....................................................................50
3.6, Tính chế độ cắt cho một nguyên công.................................................101
3.7, Tính thời gian gia công cơ bản cho các nguyên công.........................104
3.8, Thiết kế đồ gá......................................................................................106
PHẦN 4: CHUYÊN ĐỀ MÁY PHAY CNC (PHAY TÊN)...........................112
4.1, Điều khiển số và lịch sử phát triển......................................................112
4.2, Đặc điểm máy phay NC, CNC............................................................115
4.2.1, Khái niệm..............................................................................................115
4.2.2, Đặc điểm truyền dẫn..............................................................................115
4.2.3, Bảng điều khiển máy phay CNC...........................................................115
4.2.4, Hệ tọa độ...............................................................................................117
4.2.5, Các điểm gốc và điểm chuẩn của máy..................................................118
4.2.6, Các dạng điều khiển..............................................................................119
4.2.7, Lập chương trình gia công.....................................................................120
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................134

3


PHẦN 1: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT
1.1, Vị trí của bộ truyền trục vít-bánh vít

a)

b)

Sơ đồ các bộ truyền động trục vít
a) Trục vít hình trụ
b) Trục vít lõm

- Bộ truyền trục vít-bánh vít thuộc bộ truyền động ăn khớp, dùng để truyền
chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau. Góc giữa hai trục thường bằng 90 0 .
Thông thường trục vít là khâu dẫn động.
- Bộ truyền trục vít-bánh vít rất quan trọng trong HGT (hộp giảm tốc), đầu phân
độ, cơ cấu nâng hay dùng để truyền động với momen lớn, điều kiện làm việc
nặng nề…
- Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền
* Ưu điểm:
Tỉ số truyền rất lớn
Làm việc êm, không ồn
Có khả năng tự hãm
* Nhược điểm:
Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều do có trượt dọc răng, điều kiện hình thành
màng dầu bôi trơn khó.

4


Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát đắt tiền (đồng thanh) để chế tạo vành bánh
vít.
Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép.
* Phạm vi sử dụng:
Tuyền động trục vít-bánh vít đắt và chế tạo phức tạp hơn bánh răng nên chỉ
sử dụng khi cần truyền chuyển động giữa hai trục chéo nhau và tỉ số truyền lớn.
Mặt khác do hiệu suất thấp và nguy hiểm về dính nên cũng hạn chế khả năng
truyền công suất của bộ truyền này. Thường dùng để truyền công suất nhỏ và
trung bình P ≤ 50 ÷ 60 kW , tỉ số truyền trong khoảng 20 ÷ 60 , đôi khi đến 100
(trong khí cụ hoặc cơ cấu phân độ: u ≤ 300 ).
1.2, Đặc điểm kết cấu bộ truyền trục vít-bánh vít
1.2.1, Các thông số hình học

a, Mô đun
Mô đun dọc của trục vít bằng môđun ngang của bánh vít:
m=

P
; p - bước dọc ren trục vít
π

Môđun m được tiêu chuẩn:
1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5…20
b, Hệ số đường kính q
Vì vành bánh vít lõm, khi cắt bánh vít không những phải dùng dao có cùng
môđun với trục vít mà còn có kích thước và hình dạng giống như trục vít ăn
khớp với bánh vít (trừ đường kính vòng đỉnh lớn hơn để tạo khe hở hướng tâm).
Như vậy, kích thước bánh vít không những phụ thuộc vào môđun mà còn phụ
thuộc vào đường kính dao. Để hạn chế số lượng dao và sử dụng dao tiêu chuẩn,
cần đưa vào hệ số đường kính q:
q=

d1
m

5


Các trị số q được tiêu chuẩn hóa (cho trong sổ tay)
c, Số mối ren trục vít Z1 (hoặc k) và số răng bánh vít Z 2
Số mối ren trục vít Z1 được tiêu chuẩn hóa, có các giá trị 1, 2 và 4. Khi tăng
Z1 thì hiệu suất tăng song chế tạo phức tạp và kích thước bộ truyền tăng. Khi
truyền công suất lớn nên dùng Z1 = 1 vì mất mát công suất nhiều và nóng. Khi

chọn Z1 cần lưu ý sao cho Z 2 ( = u.Z1 ) không quá nhỏ (để tránh hiện tượng cắt
chân răng), nhưng cũng không quá lớn (để tránh kích thước bộ truyền cồng kềnh
và môđun giảm gây yếu bộ truyền): Z 2 min ≤ Z 2 ≤ Z 2 max
với Z 2 min = 26 ÷ 28, Z 2 max = 60 ÷ 80

Sơ đồ xác định góc nâng, bước ren và bước xoắn vít
d, Bước ren p và bước xoắn vít p z
p z = Z1 .p
e, Góc vít γ
Là góc hợp bởi tiếp tuyến của đường xoắn vít trong mặt trụ chia với mặt
phẳng đáy (vuông góc với trục đường xoắn vít).
tgγ =

pz
Zp Zm Z
= 1 = 1 = 1
πd 1 πd 1
d1
q

thường lấy: γ = 5 o ÷ 20 o
6


f, Chiều dài đoạn cắt ren b1 của trục vít và chiều rộng bánh vít b 2
Chiều dài cắt ren b1 được xác định theo điều kiện để bánh vít có số răng đồng
thời ăn khớp nhiều nhất.
Chiều rộng bánh vít b 2 được lấy theo đường kính mặt trụ đỉnh ren trục vít (tra
bảng)
g, Góc bánh vít ôm trục vít 2δ

Đó là góc ở tâm trục vít chắn cung giới hạn bởi 2 mặt mút bánh vít và đường
kính bằng d a1 − 0,5m với m là môđun.
sin δ =

b2
d a1 − 0,5m

Các thông số hình học của bánh vít thường đo trong mặt phẳng chính (mặt phẳng
trung bình) là mặt phẳng vuông góc với trục bánh vít và chứa đường tâm trục vít.
h, Dịch chỉnh trong bộ truyền trục vít-bánh vít
Do trục vít được cắt có hình dạng và kích thước giống dao phay lăn khi gia
công bánh vít nên chỉ tiến hành dịch chỉnh đối với bánh vít.
Dịch chỉnh trong truyền động trục vít chủ yếu nhằm đạt khoảng cách trục cho
trước. Dịch chỉnh không làm thay đổi kích thước của trục vít (trừ đường kính
vòng lăn và chiều dài phần cắt ren).
Với bánh vít, dịch chỉnh làm thay đổi kích thước của nó trừ đường kính vòng
chia và vòng lăn luôn trùng nhau: d 2 = d w 2 = mZ 2
1.2.2, Các công thức tính bộ truyền trục vít-bánh vít
a, Công thức tính trục vít hình trụ
Các ký hiệu dùng trong công thức:
m - môđun
q - hệ số đường kính (phụ thuộc vào điều kiện làm việc, tra bảng)
d 1 - đường kính mặt trụ chia của trục vít, mm

7


d 2 - đường kính vòng chia của bánh vít, mm
z 2 - số răng bánh vít
x - hệ số dịch chỉnh

Bộ truyền trục vít trụ
- Khoảng cách trục của bộ truyền động trục vít-bánh vít được chế tạo không có
độ dịch chỉnh.
a w = 0,5(d 1 + d 2 ) = 0,5m(q + z 2 )
Chú ý: Với tỉ số truyền lớn và với trục vít nhiều mối ren thì khoảng cách giữa
các trục là khá lớn, để độ cứng trục vít đạt yêu cầu cần lấy trị số q lớn.
- Đối với bộ truyền trục vít được chế tạo có độ dịch:
a w = 0,5m(q + z 2 + 2x )
- Đường kính mặt trục chia của trục vít:
d 1 = mq
- Đường kính vòng đỉnh ren trục vít:
d a 1 = d 1 + 2h a m
h a - hệ số độ cao đầu răng

8


- Đường kính vòng đáy ren:
d f 1 = d 1 − 2(h a + c)m
c = 0,2 - hệ số khe hở hướng tâm
- Đường kính mặt trụ lăn của trục vít:
d w = (q + 2 x ) m
- Chiều dài phần cắt ren của trục vít:
Khi z1 = 1 hoặc z1 = 2

b1 ≥ (11 + 0,006z 2 )m

Khi z1 = 4

b1 ≥ (12,5 + 0,09z 2 )m

Đối với các trục vít mài, trị số b1 phải tăng lên: khi m ≤ 10 phải tăng lên 25mm,
khi m = 10...16 , tăng lên 35…40mm, khi m > 16 , tăng lên 50mm, ngoài ra trong
các trục vít chạy nhanh, để tránh mất cân bằng động, tỉ số
- Bước trục vít:
P = πm
- Góc nâng các vòng ren trục vít:
γ = arctg

z1
q

- Đường kính vòng chia bánh vít:
d 2 = mz 2
- Đường kính vòng đỉnh trung bình của bánh vít:
d a 2 = d 2 + 2m( h a + x )
- Đường kính vòng đáy trung bình của bánh vít:
d f 2 = d 2 − 2m( h a + c − x )
- Đường kính lớn nhất của bánh vít:
d am 2 ≤ d a 2 +

6m
z1 + 2
9

b1
phải là số nguyên.
πm

- Góc ôm quy ước 2δ giữa trục vít và vành răng bánh vít:
sin δ =

b2
d a1 − 0,5m

- Chiều rộng vành răng bánh vít:
z1 = 1 hoặc z1 = 2

b 2 ≤ 0,75d a1

z1 = 4

b 2 ≤ 0,67d a1

- Hệ số dịch dao:
x = a w / m − 0,5(q + z 2 )
Được chọn trong khoảng ± 1và được dùng để tìm ra khoảng cách trục chuẩn
hoặc khoảng cách trục quy định.
- Tỉ số truyền của bộ truyền động trục vít:
u=

w1 n1 z 2
d
=
=
= 2
w 2 n 2 z1 d 1 tgγ

Trong đó:
w 1 ; w 2 - các vận tốc góc của trục vít và bánh vít, rad/s
n 1 ; n 2 - các tần số quay, vòng/phút
- Vận tốc biên của trục vít:
v1 =

πn 1d w1
60.1000

- Vận tốc biên của bánh vít:
v2 =

πn 2 d w 2
60.1000

- Vận tốc trượt các vòng ren trục vít theo các răng bánh vít:
v ck = v1 / cos γ =

mn 1
z 12 + q 2
19100

10


b, Công thức tính trục vít lõm

Bộ truyền trục vít lõm
- Môđun hướng trục, mm:
mS =

2A
q + z2

- Khoảng cách tâm, mm:
A = d 1 + d 2 = 0,5m S (q + z 2 )
- Số đầu mối hoặc số răng: chọn theo kết cấu:
- Đường kính vòng tròn profin, mm: chọn theo kết cấu:
- Số răng của bánh răng:
4 < zo < 7
- Chiều cao đầu vòng xoắn hoặc chiều cao đầu răng, mm:
2 < h 1' < 27
- Chiều cao chân vòng xoắn hoặc chân răng, mm:

11


2 < h 1'' < 15
- Khe hở hướng kính:
c = 0,2m S
- Đường kính vòng tròn tính toán, mm:
d 1 = D i1 + 2h 1''
- Đường kính vòng đỉnh, mm:
D e1 = D i1 + 2(h 1' + h 1'' )
- Đường kính vòng đáy, mm: chọn theo kết cấu
- Góc giữa tiếp tuyến với vòng tròn profin và bán kính vòng tròn tính toán:
sin β =

do
d2

1.2.3, Độ chính xác chế tạo bộ truyền trục vít-bánh vít
Giống như bộ truyền bánh răng, tiêu chuẩn qui định 12 cấp chính xác chế tạo,
theo thứ tự giảm dần từ 1÷ 12 . Chọn cấp chính xác chế tạo được căn cứ theo vận
tốc trượt VT , thường sử dụng cấp 7, 8, 9.
Tiêu chuẩn cũng qui định 6 dạng khe hở cạnh răng, giảm dần theo thứ tự A,
B, C, D, E, H (H – khe hở bằng không).
Cấp độ chính xác được quy định tùy theo mức độ chính xác động, định mức
độ êm, định mức tiếp xúc các răng và các vòng ren, tùy theo vận tốc, công suất
truyền và các yếu tố khác. Trong từng trường hợp cụ thể, nó được ấn định bởi
tính toán tương ứng. Có thể lấy gần đúng theo bảng sau:
Cấp độ chính xác của bộ truyền động (tiêu chuẩn SEV 3112-76)
Vận tốc biên của trục vít
Theo trụ chia, m/s
Cấp chính xác động của
bộ truyền động

>6

3 < V <6

1
<1

6

7

8

9

12


Dạng ăn khớp
Dạng ăn khớp
Cấp độ chính
xác động

A

B

5…12

5…12

C

D

E

H

3…9 3…8 1…6 1…6

Bộ truyền trục vít nhạy với sai số lắp ghép nên còn quy định chặt chẽ về dung

sai khoảng cách trục và dung sai vị trí mặt phẳng trung bình của bánh vít so với
trục vít.
1.2.4, Kết cấu bộ truyền

Kết cấu trục vít và kết cấu vành bánh vít
- Trục vít:
Trục vít thường được chế tạo liền trục, khi thiết kế cần chú ý đến việc thoát
dụng cụ cắt khi gia công ren.
- Bánh vít:
Bánh vít được chế tạo riêng rồi lắp lên trục. Khi đường kính bánh vít dưới
120mm có thể chế tạo bánh vít liền khối.
Khi đường kính lớn, để tiết kiệm kim loại màu, thường chế tạo riêng vành bánh
vít bằng vật liệu giảm ma sát rồi lắp với may ơ bánh vít bằng gang nhờ độ dôi
13


hay bulông, trong sản xuất hang loạt thường dùng bánh vít bằng đồng thanh đúc
trực tiếp lên may ơ.
1.3, Vật liệu các chi tiết trong bộ truyền trục vít-bánh vít
a, Vật liệu trục vít
Vì trong bộ truyền trục vít-bánh vít xuất hiện vận tốc trượt lớn, điều kiện hình
thành màng dầu bôi trơn không tốt nên cần phối hợp vật liệu sao cho có hệ số ma
sát thấp, bền mòn và ít dính.
Do tỉ số truyền lớn tần số chịu tải của trục vít lớn hơn nhiều so với bánh vít
nên vật liệu trục vít phải có cơ tính tốt hơn bánh vít. Vì vậy thường trục vít ăn
khớp với bánh vít làm bằng vật liệu giảm ma sát như đồng thanh, gang xám…
Vật liệu trục vít có thể làm từ thép các bon, thép hợp kim…
Khi tải trọng nhỏ và trung bình, dùng thép tôi cải thiện có độ cứng HB < 350 như
thép 45, 50…cắt ren không mài.
Khi tải trọng lớn hoặc trung bình, dùng thép các bon trung bình như thép 40,

40X, 40XH…tôi bề mặt hay tôi thể tích đạt (50 – 55)HRC hoặc dùng thép ít các
bon như: 15X, 20X, 12XH3, 18XΓΤ, 20XΦ…thấm than đạt độ rắn (58- 63)
HRC. Sau khi tôi hoặc thấm cacbon, bề mặt ren trục vít được mài và đánh bóng.
b, Vật liệu bánh vít
Bánh vít được chế tạo từ vật liệu giảm ma sát và được chia thành ba nhóm:
Nhóm 1: Đồng thanh có giới hạn bền kéo σ bk ≤ 300MPa gồm:
- Đồng thanh nhiều thiếc ( 6 ÷ 10%S n ) như БρΟΦ 10-1, БρΟHΦ có tính
chống dính tốt nhưng đắt, chỉ dùng khi vận tốc trượt lớn ( VT = 6 ÷ 25 m / s ).
- Đồng thanh thiếc kẽm chì (ít thiếc): Hàm lượng ( 6 ÷ 10%S n ) như
БρΟЦС 6-3-3, БρΟЦС 5-5-5 dùng khi VT = 5 ÷ 12 m / s

14


Nhóm 2: Đồng thanh không thiếc và đồng thau, có giới hạn bền kéo
σ bk > 300MPa gồm:
Đồng thanh nhôm sắt БρΑҖ 9-4, đồng thanh nhôm sắt niken БρΑҖH 10-4-4,
đồng thau ЛМЦС 58-2-2…có cơ tính tốt, rẻ hơn nhóm 1 song tính chống dính
kém nên chỉ dùng khi vận tốc trượt VT < 5 m / s (cần thiết có thể dùng khi
VT < 8 m / s ). Để tăng khả năng chống dính và giảm mòn, trục vít phải được mài
và đánh bóng đồng thời có độ rắn mặt ren cao (HRC > 45).
Nhóm 3: Gang xám СЧ15-32, СЧ12-28. Dùng thích hợp với các bộ truyền quay
chậm, chịu tải thấp vận tốc trượt VT < 2m / s
Như vậy, chọn vật liệu chế tạo bộ truyền phụ thuộc tải trọng, vận tốc trượt và
khả năng cung cấp.
Vận tốc trượt có thể tính sơ bộ theo công thức:
VTsb = 8,8.10 −3.3 P1 n 12 u m / s
Trong đó:
P1 ; n 1 ; u - lần lượt là công suất P (kW), số vòng quay trên trục dẫn (vg/ph) và tỉ
số truyền.

Khi VT ≥ 5m / s nên dùngđồng thanh thiếc
VT < 5m / s nên dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau
VT < 2m / s nên dùng gang để chế tạo bánh vít.
Bảng vật liệu trục vít-bánh vít
Vật liệu

Bánh vít

σB

N / mm

σT

Độ cứng

Môđun

2

БρΟΦ10-1

230…

120…

80…100

đàn hồi
0,75.10 5

БρОHΦ
БρОЦС 6-6-3

260
290
150…

150
170
80…100

120
70

1. 10
0,75. 10 5

15

5

Trục vít
Độ
Mác thép
45, 50, 20X

cứng
HRC

20XH3A

45-62


БρΟЦС 5-5-5

180
150…

80…100

70

0,75. 10 5

БρАЖ 9-4

180
400…

200

100…

0,9. 10 5

БρАЖH 10-4
БρАМЦ 10-2
ЛАЖМЦ 66

500
600
500
600…

200
200
240

110
170
110
160

0,9. 10
0,9. 10 5
0,9. 10 5

ЛАМЦС 58
СЧ 15-32

700
300
320

СЧ 18-36
СЧ 28-48

5

40XH

HRC

20XH3A

45-50

30XΓC
35XΓСА
38XΓΗ

140

100
165…

0,9. 10

5

Thép 20, 40

360

230
170…

Thép 45, 50

480

230
170…

CT 6

HB
< 350

240
1.4, Các dạng hỏng trong truyền động trục vít-bánh vít
- Dính răng
Đặc biệt nguy hiểm khi bánh vít làm bằng vật liệu tương đối rắn (đồng thanh
không thiếc, gang…) vì khi vận tốc và tải trọng lớn, các hạt kim loại ở răng bánh
vít bị dứt ra bám chặt vào mặt ren trục vít làm ren bị sần sùi, mài mòn nhanh
bánh vít.
Khi vật liệu răng bánh vít mềm hơn, kim loại bị dứt ra sẽ quét đều lên mặt ren
trục vít nên dính ít nguy hiểm hơn. Dính xảy ra mạnh nhất tại vùng gần mặt
phẳng chính do tại đây phương của vận tốc trượt gần trùng với phương của
đường tiếp xúc nên khó hình thành màng dầu bôi trơn.
Để phòng tránh dính cần tính răng theo sức bền tiếp xúc, dùng dầu chống dính,
tăng độ nhẵn mặt ren trục vít, chọn cặp vật liệu thích hợp.
- Mòn răng

16


Thường xảy ra trên răng bánh vít. Mòn càng nhanh khi lắp ghép không chính

xác dầu lẫn cặn bẩn, mặt ren trục vít không đủ nhẵn và tần số đóng mở máy cao.
Răng mòn nhiều sẽ gẫy.
- Tróc rỗ bề mặt ren
Chủ yếu xảy ra ở các bánh vít có độ bền chống dính cao (đồng thanh thiếc).
PHẦN 2: KẾT CẤU TRỤC VÍT
2.1, Phân loại trục vít

a) Trục vít trụ

b) Trục vít lõm

- Theo biên dạng ren trục vít, phân ra:
Trục vít Acsimet: có cạnh ren thẳng trong mặt cắt dọc chứa đường tâm trục
vít. Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang (vuông góc với trục) là đường
xoắn ốc Acsimet.

17


Trục vít Acsimet có thể gia công ren bằng phương pháp tiện, song muốn mài
phải dùng đá định hình có biên dạng phức tạp nên thường sử dụng ở các bộ
truyền yêu cầu có độ rắn mặt ren nhỏ hơn 350 HB và cắt ren không mài.
Trục vít convolut: có cạnh ren thẳng trong mặt cắt pháp tuyến, giao tuyến của
mặt ren với mặt cắt ngang là đường thân khai kéo dài. Trục vít convolut dễ gia
công bằng phương pháp phay và mài (do có cạnh ren thẳng trong mặt cắt pháp
tuyến).
Trục vít thân khai: có cạnh ren thẳng trong mặt cắt tiếp xúc với mặt trụ cơ sở.
Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang là đường thân khai. Trục vít thân khai
khi mài ren có thể dùng phương pháp mài bằng đá định hình (phải sửa đá phức
tạp) hoặc có thể mài bằng đá dẹt, khi này đòi hỏi phải có máy mài trục vít

chuyên dùng.
- Theo đường sinh của trục vít, phân ra:
Trục vít trụ: có đường sinh thẳng, loại này được dùng phổ biến
Trục vít lõm (trục vít glôbôit): Đường sinh là một cung tròn
2.2, Đặc điểm tạo hình trục vít
2.2.1, Gia công trục vít
a, Tiện trục vít
Tiện có thể gia công được nhiều loại bề mặt khác nhau như các mặt tròn xoay
trong và ngoài, các loại ren, các bề mặt côn, các mặt định hình v.v…
Khi tiện ren độ chính xác có thể đạt cấp 7, Ra = 2,5 ÷1,25µm.
Tiện trục vít: là phương pháp gia công trục vít thích hợp với dạng sản xuất đơn
chiếc, loạt nhỏ.
- Chuyển động cắt ren khi tiện
Phôi quay với tốc độ phù hợp với từng trường hợp cụ thể. Tốc độ cắt ren
được tra cứu trong các cẩm nang về chế độ cắt.
Căn cứ vào V đã chọn, đường kính ngoài của ren, tính n số vòng quay cần thiết.
18


Lượng chạy dao dọc trục của dao tiện ren bằng đúng bước S của ren cần cắt.
Trên hộp chạy dao của máy tiện vạn năng có S phù hợp với các bước ren tiêu
chuẩn. Điều chỉnh máy để có S trên máy bằng bước ren cần tiện.
Chiều sâu cắt khi tiện ren được chọn theo chiều cao của ren
Ren nhỏ, chiều cao ren không lớn, chất lượng không cần cao có thể cắt 1 lần.
Ren lớn, chiều cao ren lớn, yêu cầu chất lượng ren cao thì có thể cắt nhiều
lần để hết chiều cao ren. Chiều sâu cắt giảm dần để đảm bảo chất lượng biên
dạng ren.

a) Sơ đồ gá dao hai phía để cắt ren trục vít
b) Sơ đồ gá dao khi tiện trục vít

c) Sơ đồ gá dao một phía khi tiện ren trục vít
Dao được gá sao cho lưỡi cắt chính nằm trong mặt phẳng đi qua tâm của trục
vít. Phương pháp này chỉ được dùng cho trục vít có góc nâng của đường xoắn
nhỏ. Khi gia công tinh trục vít có góc nâng của đường xoắn nhỏ hơn 10 o nên cắt

19


từng phía phải và trái của đường xoắn bằng các dao một phía. Bằng dao một phía
có thể cắt tuần tự cả hai phía của đường xoắn (răng trục vít) nếu đổi đầu trục vít.
Khi góc nâng của đường xoắn vít lớn hơn 10 o nên cắt bằng dao hai phía.
Cắt răng bằng phương pháp này có năng suất thấp nhưng nó được sử dụng rộng
rãi vì phương pháp đơn giản và dụng cụ rẻ tiền.
Khả năng công nghệ của phương pháp tiện
Dạng bề mặt gia

Độ chính xác

công
Tiện ngoài
Thô
Bán tinh
Tinh
Tinh mỏng
Tiện trong
Thô
Bán tinh
Tinh
Tinh mỏng
Xén mặt đầu

Thô
Tinh
Tinh mỏng

kích thước

Chiều cao nhấp nhô (µm)
Rz
Ra

13-12
11-9
8-7
7-6

80
40-20
-

2,5
1,25 – 0,63

13-12
11-10
9-7
6-5

80-40
40-20
-

2,5-0,63
0,32-0,08

12
11
8-7

40
20
-

2,5-1,25

Phương pháp tiện ren vít có hai cách tiến dao:
- Tiến dao hướng kính dao tiến vuông góc với đường tâm chi tiết, cắt dần
từng lớp cắt tới khi đạt được chiều cao ren. Các lưỡi dao tham gia cắt đồng thời
nên độ bóng mặt ren cao nhưng khó thoát phoi, lực cắt lớn do đó phải cắt với chế
độ cắt thấp, năng suất thấp.

20


Phương pháp tiến dao khi tiện ren vít
- Tiến dao theo hướng nghiêng chỉ có 1 lưỡi dao và cung nối giữa hai lưỡi
cắt làm việc nên dễ thoát phoi, lực cắt không lớn có thể làm việc với chế độ cắt
lớn để đạt được năng suất cao nhưng độ bóng mặt ren thấp.
Thông thường khi cắt thô người ta sử dụng phương pháp tiến dao nghiêng,
khi cắt tinh sử dụng phương pháp tiến dao hướng kính để tận dụng được ưu điểm
của cả hai phương pháp trên.

Các góc của dao tiện ren vít

21


Để đảm bảo độ chính xác hình học của ren, dao tiện ren phải có góc trước
γ = 0 . Góc sau α = 4 o ÷ 10 o ở hai cạnh bên. Khi đó góc mũi dao ε trên mặt trước
bằng góc ren gia công. Khi gia công thô ren có thể lấy góc trước γ = 5 o ÷ 25 o tùy
theo vật liệu gia công và vật liệu dao. Với góc trước γ = 0 góc mũi dao ε được
tính bằng công thức:
α

tg x
α
2
tg =
2 cos α
h = t o cos α
Trong đó:
α x - góc biên dạng ren gia công, độ
α - góc sau ở đỉnh, độ
h- chiều cao toàn phần của ren dao tiện, mm
t o - chiều cao toàn phần của ren gia công, mm
Khi cắt, do ảnh hưởng của chuyển động chạy dao nên góc sau ở hai lưỡi cắt trên
thay đổi ngược chiều nhau. Nếu xét ở tiết diện ngang XX, ta có:
α ct = α t µ x
α cf = α f ± µ x
Góc µ x - là góc nâng của ren gia công ứng với điểm đang khảo sát trên lưỡi cắt.
Nếu xét tại một điểm nằm trên đường kính trung bình của ren gia công, ta có:

tgµ x =

S
πd tb

Trong đó:
S - bước ren, mm
d tb - đường kính trung bình của ren gia công, mm
Chú ý: Khi cắt phải đảm bảo α ct ; α cf không được nhỏ hơn 2 o − 3o

22


Góc sau ở đỉnh dao tiện thường lấy bằng α = 15 o ÷ 20 o
Một số chú ý khi gá dao:
- Nếu trục dao không vuông góc với tâm chi tiết profin ren sẽ không đối
xứng, người ta gọi hiện tượng đó là ren bị “đổ”.
- Nếu lưỡi cắt đã nằm trong mặt phẳng nằm ngang nhưng không đi qua tâm
chi tiết (nghĩa là mũi dao cao hoặc thấp hơn tâm) thì profin ren sẽ sai lệch.
- Nếu mũi dao vẫn nằm trong mặt phẳng nằm ngang nhưng dao quay quanh
trục dao một góc thì sẽ có một lưỡi cắt cao hơn tâm và 1 lưỡi thấp hơn tâm cũng
sẽ dẫn đến sai lệch dạng ren, góc đỉnh ren và sai lệch bước ren.
- Gá dao tiện trục vít Acsimet hoàn toàn giống với gá dao tiện ren.
- Khi gia công trục vít đường thẳng do yêu cầu tạo hình dao phải được gá
sao cho lưỡi cắt phải nằm trong trong mặt phẳng NN thẳng góc với đường xoắn
vít (mặt chứa prôfin ren).
- Khi tiện trục vít thân khai lưỡi cắt phải nằm trong mặt phẳng tiếp xúc với
trụ cơ sở của trục vít và mũi dao nằm trên đường tròn chân răng.
Lưu ý:
- Về mặt kết cấu chi tiết khi tiện ren phải có rãnh thoát dao hoặc có một

đoạn không có ren.
- Để tránh căng thẳng cho công nhân ta phải thiết kế cơ cấu tự rút rao
nhanh khi tiện hết chiều dài ren (đồ gá rút dao nhanh được trình bày ở nguyên
công tiện ren).
- Để tăng năng suất khi tiện ren người ta thường áp dụng các biện pháp sau:
Tăng tốc độ cắt V: Khi tăng tốc độ cắt V phải đảm bảo rút dao nhanh,
nhất là trường hợp chiều dài phần ren ngắn hoặc khi tiện ren trong. Muốn an toàn
phải có cơ cấu lùi dao nhanh.
Dùng phương pháp tiện ren gió lốc

23


Cắt ren bằng dao răng lược. Dao tiện răng lược thực chất gồm nhiều dao
tiện đơn ghép lại, khi chạy dao hết chiều dài ren là xong.
b, Phay trục vít (phay trục vít bằng dao phay đĩa)

Sơ đồ gá dao phay đĩa khi cắt răng trục vít
Phay là phương pháp gia công rất phổ biến có khả năng công nghệ rộng rãi, có
thể gia công được mặt phẳng, mặt định hình và nhiều mặt khác giống như bào.
Trong sản xuất hàng loạt lớn và khối thì phay hầu như thay cho bào và một phần
cho xọc.
Phay có thể đạt độ nhám cấp 5, cấp 6 và độ chính xác cấp 8, cấp 9.
Phay được thực hiện trên các loại máy phay như phay ngang, phay đứng, phay
vạn năng và trên cả một số loại máy phay chuyên dùng như phay lăn răng, phay
ren, phay chép hình…Máy phay cũng có loại có kết cấu đặc biệt như máy phay
giường.
Dao phay có nhiều loại khác nhau như dao phay trụ, dao phay mặt đầu, dao
phay đĩa (một, hai hoặc ba mặt ), dao phay ngón, dao phay lăn răng, dao phay
định hình…Dao phay có độ cứng vững cao và có nhiều lưỡi cắt hơn dao tiện.

Khác với tiện và khoan, các lưỡi cắt của dao phay không tham gia cắt liên tục,
phoi ngắn hơn, lưõi cắt bị nung nóng gián đoạn nên khả năng chịu tải tốt hơn.
Dao phay:
- Dao chế tạo liền như dao phay trụ, dao phay lăn răng…

24


- Dao được chế tạo rời phần thân với phần cắt. Trong trường hợp này các
mảnh dao, còn gọi là mảnh cắt quay, được chế tạo theo tiêu chuẩn và được kẹp
chặt vào đầu dao nhờ cơ cấu kẹp chặt bằng vít. Mỗi mảnh cắt quay có thể có
nhiều lưỡi cắt. Khi lưỡi cắt mòn người ta xoay lại vị trí của mảnh cắt quay để cắt
bằng lưỡi cắt mới khác. Khi tất cả các lưỡi cắt đều mòn thì thay mảnh cắt quay
mới. Kết cấu dao kiểu này cho phép giảm thời gian gá dao, mài dao, điều chỉnh
dao, đồng thời đảm bảo bộ phận cắt luôn có các góc theo tiêu chuẩn..
Các chuyển động của phay:
- Chuyển động cắt chính : dao quay tròn. Vận tốc cắt phụ thuộc vào vật liệu
phôi, vật liệu dao, thông số hình học dao…và được chọn tối ưu theo sổ tay gia
công.
- Chuyển động phụ:
Chuyển chạy dao ngang để đạt được chiều cao của ren. Có các cách ăn
dao: ăn dao hướng kính và ăn dao hướng nghiêng, cách ăn dao thứ nhất cho chất
lượng mặt ren cao hơn nhưng lực cắt lớn do vậy tùy vào dạng sản xuất để chọn
cách ăn dao. Vì chiều cao ren đôi khi lớn nên quá trình chạy dao ngang có thể
phải được thực hiện nhiều lần. Và lượng ăn dao nhỏ dần khi gần đạt được chiều
cao ren yêu cầu để đảm bảo độ chính xác gia công.
Chuyển động chạy dao dọc: để cắt hết chiều dài của ren. Chuyển động
dọc của dao được xác định trên cơ sở bước ren cần gia công, phôi quay một vòng
thì dao quay và tiến được một khoảng bằng bước ren.
Phương pháp này có năng suất cao hơn phương pháp cắt răng bằng dao định

hình. Dao phay đĩa phải được gá sao cho điểm A của dao phay nằm trong mặt
phẳng nằm ngang đi qua tâm của trục vít, còn trục quay của dao phải nghiêng
một góc bằng góc nâng γ của đường xoắn vít. Với cách gá như vậy trục vít được
hình thành ở tiết diện vuông góc với rãnh răng.

25